基于創新人才培養的C語言探究式學習研究

王燕 王曉娜

摘 要： C語言作為一門程序設計類課程，具有概念多、用法活和知識點難度大等特點。針對創新班教學，從教學模式、學生考核和課外延伸等各方面進行了一系列的探討和改進，提出一種基于創新人才培養的探究式學習模式，培養學生綜合運用所學知識分析問題和解決問題能力，對學生進行科學研究基本功訓練，加強實踐能力和創新能力的培養。同時，在考核方式上注重形成性評價，促進學生良好學習習慣的培養，提高學習效率，促進學生全面發展。

關鍵詞： 創新人才； C語言； 探究式學習； 形成性評價

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）06-84-03

Research on the inquiry learning of C language to train innovative talent

Wan Yan， Wang Xiaona

（College of Geophysics and Information Engineering， China University of Petroleum， Beijing 102249， China）

Abstract： As a programming course， C language has a lot of characteristics， such as many of concepts， flexible of usage and difficult of knowledge. Aiming at the teaching of innovation class， a series of discussion and improvement are carried out in the teaching mode， student assessment and extracurricular extension etc.， and a inquiry learning model to train the innovative talent is put forward to cultivate students' ability to analyze and solve problems by comprehensively using what they have learned， to train students' basic skills in scientific research and to strengthen the training of practical and innovative abilities. At the same time， more attention is paid to formative evaluation in the assessment， to promote the cultivation of students' good learning habits， improve learning efficiency and promote the all-round development of students.

Key words： innovative talent； C language； inquiry learning； formative assessment

0 引言

C語言程序設計是高等院校理工科本科生普遍開設的計算機程序設計類課程，很多院校都將C語言作為大學新生的第一門程序設計課程。學生普遍反映C語言概念多、用法活，知識點難度較大。針對C語言的課程特點和創新班教學具體情況，從教學模式、學生考核和課外延伸等各方面進行了一系列的探討和改進，提出一種基于創新人才培養的探究式學習模式，培養學生綜合運用所學知識解決問題的能力，對學生進行科學研究基本功的訓練，增強創新能力的培養，促進學生全面發展，提升人才培養質量。

1 理論基礎

1.1 創新人才培養

2010年7月公布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中指出高等教育的培養目標重點放在著力培養信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創新人才[1]。

2015年5月4日國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見中指出“到2020年建立健全課堂教學、自主學習、結合實踐、指導幫扶、文化引領融為一體的高校創新創業教育體系，人才培養質量顯著提升，學生的創新精神、創業意識和創新創業能力明顯增強，投身創業實踐的學生顯著增加[2]。”

創新人才培養主要包括素質結構、知識結構和能力結構等三方面。其中素質結構主要是要求學生具有高尚人格、遠大的理想、開闊的視野和堅定的人生目標；具有良好的科學素養、人文素養、團隊合作精神。知識結構要求學生具有扎實的公共基礎知識，系統堅實地掌握本學科的基本理論、基本技能和方法。能力結構要求學生具有熟練的實踐動手技巧、要有創新能力和自主研究性學習能力。

1.2 探究式學習

探究式學習是指學生圍繞一定的問題、文本或材料，在教師的幫助和支持下，自主尋求或自主建構答案、意義、理解或信息的活動或過程[3]。探究式學習的理論基礎是發現學習與建構主義理論。美國當代著名心理學家和教育家布魯納提出發現學習法，認為學生在教師的認真指導下，能像科學家發現真理那樣，通過自己的探索和學習，“發現”事物變化的因果關系及其內在聯系。建構主義主要觀點認為，學習過程不是學習者被動地接受知識，而是積極主動地建構知識的過程。通過學生的主動探究、合作學習等方式，教學的最終目的是使學生成為知識的主動學者和終身學習者。

2 教學實踐

2.1 素質結構

C語言一般作為大一新生的第一門程序設計類課程。與高中階段的學習不同，大學學習具有專業性、自主性、探索性和多樣性，這使很多大一新生在短時間內很難適應這種變化，入學后他們便會出現學習目標和學習動機缺失、學習動力和學習情趣不足，學習的計劃性和主動性較差等現象[4]。在課堂上教師適當加強對學生價值取向、人文精神和創新思維等各種素質的綜合培養。然而，C語言在對學生進行價值觀方面的培養并不占優勢，這就要求通過教師的言傳身教，如對教學科研工作的敬業，對同學的熱情友善等行為傳遞積極向上的價值理念，結合當前社會熱點，篩選適合的例子引導學生。如對于2017年10月Alpha Zero完勝AlphaGo，教師可以介紹DeepMind的創始人Demis Hassabis 因為興趣而努力并取得成功，鼓勵學生找到自己的興趣并為之奮斗。還有，對于同學都關注的NBA比賽，給大家介紹科比“凌晨四點的洛杉磯”，激勵同學為了自己的夢想堅持努力。同時，給學生提供一些國內外優秀的網絡資源比如TED和網易公開課等，學生通過多聽多看優秀的視頻，不僅提高了英語水平、開闊視野，還有助于更好的定位自己。

2.2 探究式學習

探究式學習是C語言教學實踐中創新人才的知識結構和能力結構培養的重要組成部分。結合C語言教學內容和我校實際，將創新人才培養模式主要分為三個部分進行：一部分是課內的探究式學習；另一部分是以學科競賽、科技創新等形式開展的課外探究式學習；第三部分是在學生掌握一定的專業理論基礎和研究能力之后的綜合探究式學習，即深入拓展研究課程在專業中的相關應用。

2.2.1 課內探究式學習

在教學實踐中，首先，教師引導學生逐漸喜歡C語言課程，通過網上搜索最新的TIOBE編程語言排行榜，讓學生了解C語言在實際編程中的應用，演示C語言編寫的程序激發學生的學習興趣，展示往屆學生競賽獲獎、已發論文等等，讓學生有學習的目標和動力。其次，教師為學生提供適應學生學習規律的方便有效的學習路線圖，先是最簡單的《啊哈C語言》，之后是浙江大學翁愷的一系列由簡到難的C語言視頻課程，然后是純英文的哈佛大學David J.Malan講授的計算機科學CS50。

教師合理設計授課教案，每個章節都設計難度逐漸加大的題目，如課前的知識點導入思考，課中的知識點鞏固編程和課后的多章節融合編程。課前的知識點導入思考題如上完順序程序設計之后，在講授選擇程序設計之前，先給同學一個題目“計算兩個數的四則運算結果”。同學會根據編程的IPO模式（Input-Process-Output）首先考慮輸入Input為兩個數，輸出Output為這兩個數的運算結果，處理Process則是加減乘除。按照順序程序設計的方法，學生大致采用一步一步計算出兩個數的運算結果然后輸出。這時教師可以逐步啟發，如提出：“四種運算處理方法完全一樣嗎；除法有沒有特殊規則（分母不能為零）；如何實現這個特殊規則”等一些問題。這樣就引入了選擇程序設計知識點，從而展開講解，利于學生學習接受新知識。在講解完if-else if的多分支編程后，課中的知識點鞏固編程題可以設計為輸入身高體重計算BMI指數輸出學生自身胖瘦程度以及鍛煉建議，這都是與我們的生活密切相關的例子。課后的多章節知識點融合編程一般設置為鏈表編程，如學生信息的增刪查改。由于學時限制，鏈表知識點內容不能詳細展開，但是鏈表又是非常重要的知識點，這樣設計既有助于學生鞏固前面所學的知識，又促進了同學自主學習能力和實踐能力的提高。

在整個學習過程中，教師設計課程網絡教學平臺，提供豐富教學參考資源，激勵學生自主學習，鼓勵同學參與在線討論，引導學生自己建立有本專業特色的C語言程序例題庫等。

2.2.2 課外探究式學習

對于課外的探究式學習，主要是針對全國計算機等級考試二級C語言、“藍橋杯”和ACM大賽，教師鼓勵學生以小組的形式研究等級考試真題，自主總結知識點，完成相關試題解析，進行算法總結，形成備考指南和應試經驗并分享。一個學生小組自主申請了微信公眾號“科技路上那些事兒”，主要內容為計算機等級考試二級C語言的資料整合，涉及知識點整理、題型解析、真題匯總等內容。

對于一些學有余力的學生，為鼓勵學生參與比賽，學院選拔專業優秀教師組成了競賽指導團隊，組織學生參加“藍橋杯”和ACM大賽，以講座的形式對學生進行培訓，拓展思路，提高編程水平，幫助學生在大賽中取得更好的名次。

2.2.3 綜合探究式學習

對于綜合探究式學習，考慮到要掌握C語言課程全部知識點和學生不同的專業背景，一般要求學生學習了部分專業基礎課之后進行。依托學校的大學生科技創新平臺，教師提供科技創新訓練項目，指導學生進行科技創新。如：項目1應用C語言編寫專業相關函數庫，主要形式為學生編寫解決專業相關問題的程序；項目2應用C語言解決專業實際問題，主要形式為撰寫科技論文。學生可以自主報名選擇項目，但更鼓勵他們自主調研專業需求，提出問題，教師指導學生對該問題進行探討研究。目前我校學生進行C語言和專業結合的相關科技創新項目主要有環境監測函數庫設計及實現、石油工程專業函數庫編寫和海底管道管理函數庫和相關科技論文的撰寫等。通過參加科技創新項目，同學們在自主學習、團隊合作、查閱文獻和科學研究等方面都得到了鍛煉和提高。

2.3 考核方式

2.3.1 課內考核

考核方式是教學過程中重要的一環。對于課內的探究式學習，注重對學生能力結構的培養，課程的考核方式也相應調整，不再是以期末考試為主的總結性評價，而是注重過程的形成性評價。形成性評價不僅能改進教師的教學方法，提高課堂教學效果，更能挖掘學生的學習潛力，促進學生的智能發展，提高學習效果[5]。

C語言課程基本上每16學時進行一次基于網絡教學平臺的階段測試，學生通過手機下載教學平臺App，在規定的時間內完成測試。測試主要考查學生對C語言的基本知識、基本理論、基本技能的掌握程度，題目類型主要為選擇題和填空題等。通過這種階段測試，對學生學習的過程及結果進行及時的評價，可以激發學生學習興趣，培養良好的學習習慣，提高自主學習效率。

上機考核方式主要是在上機實踐課中采用隨堂測試的形式，讓學生以小組的方式完成一些指定的任務。小組的組織首先是學生自主結合，然后教師根據每位同學的特點進行一定的協調。由于學生自主結合主要考慮同學間關系的好壞，而很少考慮涉及公平競爭等人員分配方面的因素，因此教師需要綜合考慮小組成員的能力、性別和個性等因素對小組成員進行合理的組織協調。

小組成員課前共同分析題目要求，討論解決問題算法和代碼編寫；上機實踐時完成代碼編輯和測試；下課前選擇小組進行演示講解，其他小組進行評價。通過小組合作，學生的動手實踐能力和團隊合作能力都得到一定提高。小組評價依據如表1所示。

C語言課程期末考試試題主要分為基本題（約占60-65%）、綜合題（約占25-30%）和提高題（約占10-20%），綜合性、提高性題目也是重點考察學生靈活應用教學大綱要求的基本內容。

學生最后的課程成績由階段測試、上機隨堂測試和期末考試按照一定權重組成。由于注重過程考核，學生改變了期末考試前才突擊看書復習的習慣，自覺加強平時學習，基礎知識掌握的比較扎實。

2.3.2 課外考核

課外考核主要是參與創新創業項目的評價。學校建立大學生創新創業教育中心，在成績評定上，允許一定的課程替代，允許一些有特長的學生，以創新性的成果（發表論文、發明專利、參與教師課題等）和獎項（國家級、省部級、校級、系部級）來獲得相應學分。學生參與科技創新，根據學校設定的創新學分制度，通過答辯就可以獲得創新學分。

3 結束語

C語言探究式學習模式提高了學生的學習主動性，同時對學生進行科學研究基本功訓練，有助于學生實踐能力和創新能力的提升，提高人才培養質量。隨著課程改革的深入和社會需求的變化，項目組將進一步探索個性化學習，利用網絡教學平臺的在線學習數據，分析學生的學習情況，并給出合理的干預。同時，由于在科技創新項目進行過程中，缺乏合理的監控和管理，沒有建立起約束機制，致使部分學生中途放棄，學生流失率高，這是我們下一步工作的重點。

參考文獻（References）：

[1] 新華社.國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020

年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm，2010-7-29.

[2] 國務院辦公廳.關于深化高等學校創新創業教育改革的實施

意見[Z].國辦發[2015]36號，2015-05-04.

[3] 任長松.探究式學習——學生知識的自主建構[M].教育科學

出版社，2005.

[4] 李化杰，李慶本，王夢妮，等.“95”后大一新生適應性教育策略

研究[J].蘭州教育學院學報，2017.1：82-84

[5] 林靜.形成性評價在高校課程評價中的應用[J].現代教育管

理，2011.9：66-68